[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Empfangssystem zur GPS-Positionierung unter Verwendung
der Azimuth-Distance-Correction, bei dem Erkenntnisse zur Genauigkeitssteigerung von
DGPS-Messungen in Abhängigkeit von der Entfernung zur Referenzstation und vom Azimut
verwendet werden.
[0002] Es ist Stand der Technik, mit der differentiellen Technik die Genauigkeit von GPS-Positionsmessungen
(global positioning system) wesentlich zu verbessern (DGPS

differential GPS").Im DGPS-Mode unterscheidet man Code- und Phasenlösungen. Ein bekanntes
DGPS-System besteht mindestens aus der Referenzstation und dem Nutzer. Die vorhandenen
DGPS-Systeme/-Dienste unterscheiden sich hinsichtlich der Datenübertragung von der
Referenzstation zum Nutzer. Z.B. arbeiten diese bakannten Datenübertragungssysteme
auf der Basis von Langwellen (LW) und Ultrakurzwellen (UKW).
Auf der Referenzstation werden die DGPS-Korrekturdaten erzeugt. Auf der Nutzerseite
werden für den Empfang der Daten dem Datenübertragungsweg angepaßte DGPS-Korrekturdatenempfänger
verwendet. Diese Empfänger geben die DGPS-Korrekturdaten über eine Schnittstelle an
den DGPS-fähigen GPS-Empfänger des Nutzers weiter. Der GPS-Empfänger des Nutzers benutzt
diese DGPS-Korrekturdaten bei seiner Berechnung der Positionslösung. Die Ausgabe der
korrigierten Position erfolgt durch den GPS-Empfänger des Nutzers.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Empfangssystem der eingangs genannten Art zu schaffen,
das auf der Basis von GPS-Codelösungen, die mit ALF (Accurate Positioning by Low Frequency)
gemessenen DGPS-Positionen weiter verbessert, und damit die aufgetretenen Abweichungen
vom Sollwert verringert.
[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
[0005] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert
werden. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1: die schematische Darstellung des Empfangssystems,
Fig. 2: eine Darstellung der Referenzstation und der geodätischen Meßpunkte,
Fig. 3: die Darstellung der Korrekturlinie.
[0006] Nach Fig. 1 werden von einer Referenzstation die DGPS-Korrekturdaten mit bekannten
Einrichtungen empfangen. Dabei werden von einem elektronischen Empfangsmodul (Receiver
Modul) diese Daten an eine bekannte digitale Verarbeitungsstufe (RTCM-Modul

Radio Technical Commission for Martime Services") zur standartisierten Weitergabe
der Daten an einen bekannten DGPS-fähigen GPS-Empfänger geleitet. Dieser GPS-Empfänger
wird in bekannter Weise zusätzlich mit Satellitendaten gespeist und bestimmt damit
den Standort des Nutzers. Die Genauigkeit des Positionswertes liegt bei ca. 5 m, wenn
der Nutzer sich in einem Umkreis bis ca. 600 km von der Referenzstation befindet.
Für viele Anwendungsbereiche, z.B. Landwirtschaft, Geo-Informations-Systeme (GIS),
Gleiserkennung im Schienenverkehr, ist dieser Wert jedoch zu ungenau. Aus diesem Grunde
wird die im GPS-Empfänger ermittelte und im NMEA-Format (National Marine Electronics
Association) ausgegebene Position des Nutzers in einem NMEA-Modul eingelesen und an
ein ADCo-Modul weitergeleitet. In diesem ADCo-Modul wird die eingelesene Position
des Nutzers nun im nachhinein genauer bestimmt. Dazu wird eine empirisch ermittelte
Korrekturgröße herangezogen.
[0007] Bei der Ermittlung der Korrekturgröße wurden Messungen gemäß Fig. 2, verteilt über
die ganze Bundesrepublik, genutzt. Diese Messungen wurden auf geodätisch bestimmten
Punkten höchster Genauigkeit (DREF-Punkte

Deutsches Referenznetz") ausgeführt, so daß in Bezug auf diese Soll-Punkte zuverlässige
Abweichungen vorliegen. Die Mittelwerte der DGPS-Positionen entstanden aus jeweils
400 bis 600 Einzelwerten auf der Basis 20- bis 30-minütiger Messungen oder aus wesentlich
mehr Einzelwerten bei Messungen über mehrere Stunden. Diese Mittelwerte haben in der
Ebene eine systematische Ablage zum Sollpunkt (2D-Ablage).
[0008] Der Korrelationskoeffizient zwischen den azimutalen Komponenten der 2D-Ablagen und
den dazugehörigen Entfernungen zur Referenzstation ergibt einen Wert von ca. +0.75
bei einer Stichprobengröße von etwa 70 Messungen. Dieser Wert des Korrelationskoeffizienten
berechtigt zur Bestimmung der Regressionsgeraden (Korrekturlinie). zwischen den azimutalen
Komponenten der 2D-Ablage und den dazugehörigen Entfernungen zur Referenzstation.
[0009] An der auf diese Weise bestimmten Korrekturlinie nach Fig. 3 wird nun der Wert der
Korrekturgröße für eine bestimmte Größe der Entfernung von der Referenzstation abgelesen
und von der eingelesenen Position des Nutzers in Richtung auf die Referenzstation
zu abgetragen.
[0010] Der Korrelationskoeffizient zwischen den korrigierten Ablagen und den Entfernungen
Referenzstation - Nutzerposition liegt bei +0.40, das heißt, die Hauptkomponente der
Ablagen ist durch die Azimuth-Distance-Correction (ADCo) kompensiert. Die Restabweichungen
übersteigen nur zweimal ca. 1,2 m.
[0011] Diese Korrektion kann für jede DGPS-Messung berechnet und an das Resultat dieser
Messung angebracht werden. Die Ausgabe der im ADCo-Modul neu berechneten Position
erfolgt wahlweise auf dem Display und/oder der Datenschnittstelle zur weiteren Benutzung.
Es ist denkbar und im Sinne der Erfindung, daß die Ermittlung der Werte für eine Korrektur
in vertikaler Richtung in gleicher Weise erfolgt.
1. Empfangssystem zur GPS-Positionierung unter Anwendung der Azimuth-Distance-Correction,
wobei das System die von einer DGPS-Referenzstation ausgesendeten DGPS-Korrekturdaten
über ein Receiver- und RTCM-Modul an einen GPS-Empfänger zuführt und der GPS-Empfänger
mit seinen zusätzlich empfangenen Satellitendaten den Standort des Nutzers bestimmt
und diesen Standort über ein NMEA-Modul weiterleitet, dadurch gekennzeichnet, daß
die vom NMEA-Modul eingelesenen Positionswerte in einem ADCo-Modul weiterbearbeitet
werden, wobei eine Korrekturgröße aus einer empirisch bestimmten Korrekturlinie abgelesen
und von der eingelesenen Position des Nutzers in Richtung auf die Referenzstation
zu abgetragen und dieser korrigierte Positionswert an den Nutzer über eine Datenschnittstelle
und/oder an ein Display weitergeleitet wird.
2. Empfangssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturlinie eine
Abhängigkeit zwischen der im ADCo-Modul bestimmten Entfernung zur Referenzstation
und der Korrekturgröße widergibt.
3. Empfangssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturgröße
gebildet wird aus der Regression zwischen den azimutalen Komponenten einer 2D-Ablage
und den dazugehörigen Entfernungen zur Referenzstation.
4. Empfangssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der
Korrekturlinie (Regressionsgraden) geringfügig verändert werden.
5. Empfangssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte für eine
Korrektur in vertikaler Richtung in gleicher Weise ermittelt werden.